Skip navigation.

Лаборатория кристаллофизики

Работа по проекту «Создание новых оптических материалов различной размерности и исследование их радиационных и люминесцентных свойств»

Научный руководитель – член-корреспондент НАН КР Кидибаев М.М.
Лаборатория кристаллофизики.
Сроки выполнения - 2009-2011 гг.

1.
Продолжалось изучение свойств кристаллов KNaSO4 с разными примесями в плане создания новых термолюминесцентных дозиметров.

Были выращены двойные K-Na-сульфаты состава K2-хNaхSO4 (где х=0,4 0,6) из насыщенного водного раствора сульфатов калия и натрия методом медленного изотермического испарения при постоянной температуре 42 0С. Эти кристаллы с примесями меди и хрома при разных энергиях возбуждения люминесцировали в синей области спектра. Максимум свечения у всех образцов расположен при 428 нм, но форма полос различна. Установлено, что положение максимума свечения не зависит от примесного состава кристалла и возбуждается ниже предполагаемого края фундаментального поглощения. Зарегистрированная люминесценция образцов предположительно связана с дефектами кристаллической решетки.

По результатам исследований установлено, что кристаллы отвечают требованиям новизны, технической полезности и промышленной применимости в качестве рабочего вещества термолюминесцентного детектора рентгеновского и гамма-излучения.

Исследованы инфракрасные спектры облученных и необлученных кристаллов Na2SO4 и K2SO4 . Выявлено большое количество достаточно узких полос поглощения в области 400 – 2400 см-1, некоторые из них были объединены в эквидистантные серии. Определена схема энергетических уровней. Установлено, что большинство максимумов поглощения обусловлены анионами SO42-. Показано, что при облучении кристаллов происходят изменения заряда и состава этого аниона.

2.
Продолжались исследования оптических свойств щелочно-галоидных кристаллов.

Исследованы спектрально-кинетические характеристики кристаллов хлорида натрия легированного европием (NaCl:Eu), выращенных в различных условиях (в вакууме и на воздухе) при возбуждении импульсным электронным пучком (Е=150 кэВ, τ = 15 нс, ток пучка 1 А). В спектрах импульсной катодолюминесценции (ИКЛ) кристаллов NaCl:Eu наблюдается полоса свечения, расположенная в области 400-600 нм, основной максимум при 470-480 нм. Она носит неэлементарный характер и связана с центрами Eu2+. Для свечения с максимумом 470-480 нм в кривых затухания ИКЛ образцов, выращенных в вакууме, обнаружена одна экспоненциальная компонента τ = 830 нс, а в кривых затухания ИКЛ образцов, выращенных на воздухе, наблюдаются две компоненты: новая быстрая с длительностью τ1 = 180 нс и медленная τ2 = 1,2 мкс.

Синтезированы нанокристаллы NaF (30-140 нм) плазменно-лучевым методом с помощью плазматрона «Плазар». Исследована дозовая зависимость световыхода импульсной катодолюминесценции (ИКЛ) наноразмерных кристаллов NaF в сравнении с таковой для объемных образцов NaF для голубой (420-440 нм, свечение( F-)*-центров) и красно-оранжевой (580-620 нм, свечение ( F2 - и F3+ - центров) полос ИКЛ. Установлено, что дозовые зависимости световыхода ИКЛ для нано-и объемных кристаллов NaF имеет различный характер, дано объяснение этого явления. Обнаружено, что радиационная стойкость нанокристаллических образцов NaF выше, чем таковая для объемных кристаллов NaF. В практическом плане предложен новый метод обнаружения наноразмерной фракции кристаллов NaF без применения микроскопа

Исследованы особенности оптических и сцинтилляционных свойств монокристаллов фторидов лития и натрия с различными примесями под действием пучков ионов He+ и высокоэнергетических электронов. Обсуждается распределение дозы ионизирующего излучения с глубиной. Установлено, что воздействие ионов He+ (при различной плотности облучения) приводит к появлению различных эффектов, связанных с центрами окраски (люминесценции).

Исследовано влияние типа излучения (электронного (Е=10 МэВ) и тормозного (Е=0÷10 МэВ) на эффективность образования центров окраски в кристаллах NaF при одинаковой поглощенной дозе радиации (25 кГр). При воздействии электронного излучения эта эффективность оказалась в 1,5-2,5 раза выше, нежели при воздействии тормозного излучения.

Исследована импульсная катодолюминесценция кристаллов NaF:U и NaF:U,Yb. Свечение образцов, легированных иттербием,в несколько раз слабее, чем кристаллов, легированных только ураном. Показано, что соактиватор иттербий совместно с ураном и кислородом создаёт новый более сложный центр, чем просто уран с кислородом.

Разработан способ получения волоконных трубчатых гетероструктур, характеризующихся высокой стабильностью наведенных центров окраски (вплоть до нескольких лет) и отличающихся повышенной сцинтилляционной активностью с длительностью сцинтилляций до 3-4 нс и длиной волны люминесценции 550-650 нм.

Приведен краткий обзор приоритетных разработок в области новых оксидных и фторидных сцинтилляционных материалов (более 90 составов), выполненных в содружестве с рядом российских и зарубежных организаций (Екатеринбург, С.-Петербург, Франция) в сравнении с мировым уровнем. Приоритетность разработок подтверждена либо на уровне изобретений экспертизой Роспатента, либо признанием новизны разработок путем ссылок на наши публикации.

По результатам исследований опубликовано 29 научных статей.

Подана заявка на изобретение - Кидибаев М. М., Шаршеев К., Мамытбеков У. К. и др. «Двойной K-Na-сульфат как рабочее вещество термолюминесцентного детектора рентгеновского и гамма-излучения и способ его получения».